球墨鑄鐵件凝固時，如果金屬液在型腔中形成封閉固體外殼，而殼內處于真空狀態，高溫下外殼強度不足、承載能力差時，就會在大氣壓力作用下使外殼塌陷而形成縮陷。根據該缺陷多發生在球墨鑄鐵件厚實部位可以看出，由于這種部位壁厚較大，凝固速度較其它部位緩慢，因而該部位容易成為其它部位的補縮源:其它先凝固部位凝固收縮時會從該部位吸取鐵液作為補縮源，而該部位然后凝固收縮時，其它部位早已凝固結束，因而無法得到外來鐵液補縮而較容易產生縮孔、縮松。縮孔、縮松得不到補縮，就會形成負壓，比內部凝固略早，但尚未完全凝固結束的外殼在大氣壓力作用下就會被壓癟而形成癟坑缺陷。

在冒口根部及內澆道附近為鐵液然后凝固區域，鐵液在后期凝固時補縮不及時，或是補縮通道不暢都會造成縮孔等缺陷;此外，球墨鑄鐵件頂面的冒口屬于冷冒口(鐵液不是經由冒口進入球墨鑄鐵件，而是先進入型腔，溫度降低后才進入冒口，冒口的作用實際上是收集從型腔流出的冷鐵淤，冒口尺寸又小，冷速較快，而由于進入冒口的鐵液經由冒口頸，使冒口頸處于過熱，此處鐵液然后凝固，因而冒口頸部位也較容易產生縮孔、縮松。

根據模擬結果及實際生產情況，進行工藝改進，將冒口高度由120 mm增加到150 mm，增大冒口的鐵液壓力，并且在球墨鑄鐵件厚大部位然后凝固區域增加與澆注系統相連接的側冒口(鐵液先進入冒口，加熱冒口后再進入型腔，因而屬于熱冒口)，并使補縮通道尺寸足夠大。

二、減速機殼鑄件在凝固過程

減速機殼鑄件在凝固過程中的共晶石墨析出會產生膨脹力，又因為糊狀凝固特性導致減速機殼鑄件在凝固初期難以形成堅硬外殼，此時凝固產生的膨脹壓力便會作用于鑄型，當鑄型強度不夠好時，會產生脹型，使減速機殼鑄件收縮增大，當鑄型強度比較好時，膨脹壓力作用于減速機殼鑄件本身實現自補縮，收縮量減小，因此減速機殼鑄件的冒口設計不同于鑄鋼件，需要綜合考慮鑄型強度、減速機殼鑄件結構等多種復雜因素;并且目前減速機殼鑄件結構越來越復雜，減速機殼鑄件熱節分析比較困難，冒口的位置難以確定，因此設計復雜減速機殼鑄件的冒口比較困難。

目前應用于減速機殼鑄件的冒口設計方法主要有收縮模數法、實用冒口法和通用冒口法。基于幾何的冒口優化方法。雖然能對冒口大小設計進行優化，但沒有考慮合金材質，對減速機殼鑄件不一定適用。

收縮模數法設計冒口的原理是均衡凝固技術，將減速機殼鑄件作為一個整體，由于每個部分的凝固速度都不一樣，發生收縮和體積膨脹的時間也不相同，通過將所有單元在同一個時刻的收縮和體積膨脹疊加，可以得到整個減速機殼鑄件體積隨時間的變化規律，將收縮和膨脹動態疊加和為零時，對應的時間為收縮時間，該時間對應的模數稱為減速機殼鑄件收縮模數，在此時間之后，收縮和膨脹動態疊加和大于零，因此，冒口設計充分利用自補縮效果，僅提供收縮時間之前的液態收縮量。減速機殼鑄件整個凝固過程中體積隨溫度變化可以分為液態收縮、體積膨脹、二次收縮三個部分。在鑄型強度比較好時，冒口頸如果在體積膨脹階段凝固，減速機殼鑄件便可以利用自身的體積膨脹來抵消后期的二次收縮，充分利用石墨析出產生的膨脹壓力，從而實現自補縮效果，而在鑄型強度比較差時，需要冒口釋放一定的膨脹壓力，冒口頸凝固稍晚。模數法計算冒口時只考慮減速機殼鑄件模數，這種方法可以應用于鑄鋼件、鑄鐵件等，但這種方法沒有考慮減速機殼鑄件的自補縮作用，對于鑄型強度條件好的減速機殼鑄件，采用這種方法設計的冒口偏大，會造成材料浪費，導致工藝出品率低。為此，本文提出了一種考慮鑄型強度的減速機殼鑄件冒口計算方法，并應用于實際減速機殼鑄件的冒口設計。